(57)【要約】【課題】  電気抵抗を改善することができる圧電磁器および圧電素子を提供する。【解決手段】  圧電層１１は、（Ｐｂa-b Ｍｅb ）［（Ｚｎ1/3 Ｎｂ2/3 ）x Ｔｉy Ｚｒz ］Ｏ3 （１．００５＜ａ≦１．１０、０≦ｂ≦０．１、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０．０５≦ｘ≦０．１５、０．２５≦ｙ≦０．５、０．３５≦ｚ≦０．６、ＭｅはＳｒ，ＣａおよびＢａのうちの少なくとも１種）で表される組成物を主成分として含有する。更に、副成分としてＴａ，Ｓｂ，ＮｂおよびＷのうちの少なくとも１種を主成分に対して酸化物に換算して１．０質量％以下の範囲内で含有していてもよい。【選択図】        図１
2006137626.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
化１または化２で表される組成物を含むことを特徴とする圧電磁器。
（化１）
Ｐｂa ［（Ｚｎ1/3 Ｎｂ2/3 ）x Ｔｉy Ｚｒz ］Ｏ3 
（化１において、ａ，ｘ，ｙ，ｚは、１．００５＜ａ≦１．１０、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０．０５≦ｘ≦０．１５、０．２５≦ｙ≦０．５、０．３５≦ｚ≦０．６をそれぞれ満たす範囲内の値である。）
（化２）
（Ｐｂa-b Ｍｅb ）［（Ｚｎ1/3 Ｎｂ2/3 ）x Ｔｉy Ｚｒz ］Ｏ3 
（化２において、ａ，ｂ，ｘ，ｙ，ｚは、１．００５＜ａ≦１．１０、０＜ｂ≦０．１、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０．０５≦ｘ≦０．１５、０．２５≦ｙ≦０．５、０．３５≦ｚ≦０．６をそれぞれ満たす範囲内の値である。Ｍｅは、ストロンチウム（Ｓｒ），カルシウム（Ｃａ）およびバリウム（Ｂａ）からなる群のうちの少なくとも１種を表す。）
【請求項２】
前記組成物に対して、タンタル（Ｔａ），アンチモン（Ｓｂ），ニオブ（Ｎｂ）およびタングステン（Ｗ）からなる群のうちの少なくとも１種を、酸化物（Ｔａ2 Ｏ5 ，Ｓｂ2 Ｏ3 ，Ｎｂ2 Ｏ5 ，ＷＯ3 ）に換算して、それぞれ１．０質量％以下の範囲内で含有する
ことを特徴とする請求項１記載の圧電磁器。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載の圧電磁器を用いたことを特徴とする圧電素子。
【請求項４】
前記圧電磁器よりなる複数の圧電層と、この圧電層の間に挿入された複数の内部電極とを備えたことを特徴とする請求項３記載の圧電素子。
【請求項５】
前記内部電極は銅（Ｃｕ）を含むことを特徴とする請求項４記載の圧電素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アクチュエータ，圧電トランスおよび超音波モータなどに適した圧電磁器および圧電素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、圧電効果によって発生する変位を機械的な駆動源として利用したものの一つにアクチュエータがある。特に、圧電層と内部電極とを積層した積層型アクチュエータは、電磁式のアクチュエータに比べて消費電力および発熱量が少なく、応答性も良好であると共に、小型化軽量化が可能であるので、近年では繊維編機の選針制御などの様々な分野に利用されている。
【０００３】
これらのアクチュエータに用いられる圧電磁器には、圧電特性、特に圧電歪定数が大きいことが要求される。大きな圧電歪定数が得られる圧電磁器としては、例えば、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ3 ；ＰＴ）とジルコン酸鉛（ＰｂＺｒＯ3 ；ＰＺ）と亜鉛・ニオブ酸鉛（Ｐｂ（Ｚｎ1/3 Ｎｂ2/3 ）Ｏ3 ）との三元系（特許文献１および特許文献２参照）、あるいは、その鉛（Ｐｂ）の一部をストロンチウム（Ｓｒ），バリウム（Ｂａ）あるいはカルシウム（Ｃａ）などで置換したもの（特許文献３，特許文献４および特許文献５参照）などが知られている。
【０００４】
また、積層型アクチュエータとしては、これらの圧電磁器よりなる圧電層と、銀−パラジウム合金（Ａｇ−Ｐｄ合金）よりなる内部電極とを積層したものが知られている。更に、近年では、内部電極により低価格な銅（Ｃｕ）を用いることも検討されている。
【特許文献１】特公昭４４−１７３４４号公報
【特許文献２】特開２００１−１８１０３５号公報
【特許文献３】特公昭４５−３９９７７号公報
【特許文献４】特開昭６１−１２９８８８号公報
【特許文献５】特開２００１−１８１０３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、内部電極に銅を用いるには低酸素還元雰囲気での焼成が必要となる。ところが、従来の圧電磁器をそのまま低酸素還元雰囲気で焼成すると、電気抵抗が低下してしまうという問題があった。特に、電気抵抗の低下は高温において著しく、改善が求められていた。
【０００６】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、電気抵抗を改善することができる圧電磁器および圧電素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明による圧電磁器は、化１または化２で表される組成物を含むものである。
（化１）
Ｐｂa ［（Ｚｎ1/3 Ｎｂ2/3 ）x Ｔｉy Ｚｒz ］Ｏ3 
（化１において、ａ，ｘ，ｙ，ｚは、１．００５＜ａ≦１．１０、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０．０５≦ｘ≦０．１５、０．２５≦ｙ≦０．５、０．３５≦ｚ≦０．６をそれぞれ満たす範囲内の値である。）
（化２）
（Ｐｂa-b Ｍｅb ）［（Ｚｎ1/3 Ｎｂ2/3 ）x Ｔｉy Ｚｒz ］Ｏ3 
（化２において、ａ，ｂ，ｘ，ｙ，ｚは、１．００５＜ａ≦１．１０、０＜ｂ≦０．１、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０．０５≦ｘ≦０．１５、０．２５≦ｙ≦０．５、０．３５≦ｚ≦０．６をそれぞれ満たす範囲内の値である。Ｍｅは、ストロンチウム，カルシウムおよびバリウムからなる群のうちの少なくとも１種を表す。）
【０００８】
本発明による圧電磁器では、化１または化２で表される組成物に対して、タンタル（Ｔａ），アンチモン（Ｓｂ），ニオブ（Ｎｂ）およびタングステン（Ｗ）からなる群のうちの少なくとも１種を、酸化物（Ｔａ2 Ｏ5 ，Ｓｂ2 Ｏ3 ，Ｎｂ2 Ｏ5 ，ＷＯ3 ）に換算して、それぞれ１．０質量％以下の範囲内で含有することが好ましい。
【０００９】
本発明による圧電素子は、本発明の圧電磁器を用いたものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の圧電磁器によれば、化１または化２における組成ａを、１．００５＜ａ≦１．１０の範囲内とするようにしたので、低酸素還元雰囲気で焼成しても高い電気抵抗を得ることができ、特に高温における電気抵抗の低下を抑制することができる。よって、本発明の圧電素子によれば、低酸素還元雰囲気で焼成することができるので、内部電極に銅などの非金属を用いても、優れた特性を得ることができ、高温においても使用することができる。
【００１１】
特に、タンタル，アンチモン，ニオブおよびタングステンからなる群のうちの少なくとも１種を所定量含有するようにすれば、圧電特性および機械的強度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１３】
本発明の一実施の形態に係る圧電磁器は、化３または化４で表される組成物を主成分として含有している。
【００１４】
（化３）
Ｐｂa ［（Ｚｎ1/3 Ｎｂ2/3 ）x Ｔｉy Ｚｒz ］Ｏ3 
（化３において、ａ，ｘ，ｙ，ｚは、１．００５＜ａ≦１．１０、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０．０５≦ｘ≦０．１５、０．２５≦ｙ≦０．５、０．３５≦ｚ≦０．６をそれぞれ満たす範囲内の値である。酸素の組成は化学量論的に求めたものであり、化学量論組成からずれていてもよい。）
【００１５】
（化４）
（Ｐｂa-b Ｍｅb ）［（Ｚｎ1/3 Ｎｂ2/3 ）x Ｔｉy Ｚｒz ］Ｏ3 
（化４において、ａ，ｂ，ｘ，ｙ，ｚは、１．００５＜ａ≦１．１０、０＜ｂ≦０．１、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０．０５≦ｘ≦０．１５、０．２５≦ｙ≦０．５、０．３５≦ｚ≦０．６をそれぞれ満たす範囲内の値である。Ｍｅは、ストロンチウム，カルシウムおよびバリウムからなる群のうちの少なくとも１種を表す。酸素の組成は化学量論的に求めたものであり、化学量論組成からずれていてもよい。）
【００１６】
これらの組成物はペロブスカイト構造を有しており、鉛，ストロンチウム，バリウムおよびカルシウムはいわゆるペロブスカイト構造のＡサイトに位置し、亜鉛（Ｚｎ），ニオブ（Ｎｂ），チタン（Ｔｉ）およびジルコニウム（Ｚｒ）はいわゆるペロブスカイト構造のＢサイトに位置している。
【００１７】
なお、化４で表される組成物は、化３で表される組成物における鉛の一部をストロンチウム，バリウムおよびカルシウムからなる群のうちの少なくとも１種で置換することにより、圧電特性をより向上させることができるようにしたものである。その組成ｂを０．１以下とするのは、組成ｂをあまり大きくすると焼結性が低下してしまい、それにより圧電特性も低下してしまうからである。
【００１８】
化３における鉛の組成ａ、および化４における鉛とストロンチウム，バリウムおよびカルシウムからなる群のうちの少なくとも１種との組成ａは、いわゆるＢサイトに位置する元素、すなわち［（Ｚｎ1/3 Ｎｂ2/3 ）x Ｔｉy Ｚｒz ］の組成を１とした場合におけるいわゆるＡサイトに位置する元素の組成比である。組成ａを１．００５よりも大きく１．１０以下とするのは、この範囲内において電気抵抗を高くすることができ、特に低酸素還元雰囲気中において焼成しても高温における電気抵抗の低下を抑制することができるからである。組成ａのより好ましい範囲は１．００５＜ａ≦１．０５であり、更に好ましい範囲は１．００５＜ａ≦１．０３である。組成ａを大きくすると常温の電気抵抗に対する高温の電気抵抗の比率は大きくなるが、圧電特性が低下する傾向が見られるからである。
【００１９】
化３および化４における亜鉛およびニオブ（Ｚｎ1/3 Ｎｂ2/3 ）は圧電特性を向上させるためのものである。その組成ｘを０．０５以上とするのは、０．０５未満では十分に圧電特性を向上させることができないからである。また、組成ｘを０．１５以下とするのは、組成ｘをあまり大きくすると高価な酸化ニオブを多量に用いなければならず、製造コストが高くなってしまうと共に、圧電特性も低下してしまうからである。
【００２０】
化３および化４におけるチタンの組成ｙを０．２５以上０．５以下、ジルコニウムの組成ｚを０．３５以上０．６以下とするのは、この範囲内においてモルフォトロピック相境界（ＭＰＢ）付近の構造を得ることができ、高い圧電特性を得ることができるからである。
【００２１】
この圧電磁器は、また、副成分として、タンタル，アンチモン，ニオブおよびタングステンからなる群のうちの少なくとも１種を含有していることが好ましい。圧電特性および機械的強度を向上させることができるからである。副成分の含有量は、化３または化４に示した組成物に対して、酸化物（Ｔａ2 Ｏ5 ，Ｓｂ2 Ｏ3 ，Ｎｂ2 Ｏ5 ，ＷＯ3 ）に換算して、それぞれ１．０質量％以下の範囲内であることが好ましい。１．０質量％を超えると焼結性が低下してしまい、圧電特性が低下してしまうからである。なお、これらの副成分は、例えば主成分の組成物に固溶しており、チタンおよびジルコニウムが存在し得るいわゆるＢサイトに位置している。
【００２２】
このような構成を有する圧電磁器は、例えば、次のようにして製造することができる。
【００２３】
まず、主成分の原料として、例えば、酸化鉛（ＰｂＯ）粉末，酸化亜鉛（ＺｎＯ）粉末，酸化ニオブ（Ｎｂ2 Ｏ5 ）粉末，酸化チタン（ＴｉＯ2 ）粉末および酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2 ）粉末を用意すると共に、必要に応じて、炭酸ストロンチウム（ＳｒＣＯ3 ）粉末，炭酸バリウム（ＢａＣＯ3 ）粉末または炭酸カルシウム（ＣａＣＯ3 ）粉末を用意する。
【００２４】
また、副成分の原料として、必要に応じて例えば、酸化タンタル（Ｔａ2 Ｏ5 ）粉末，酸化アンチモン（Ｓｂ2 Ｏ3 ）粉末，酸化ニオブ粉末または酸化タングステン（ＷＯ3 ）粉末を用意する。なお、これら主成分および副成分の原料には、酸化物でなく、炭酸塩，シュウ酸塩あるいは水酸化物のように焼成により酸化物となるものを用いてもよく、また、炭酸塩でなく、酸化物あるいは焼成により酸化物となる他のものを用いてもよい。
【００２５】
次いで、これら原料を十分に乾燥させたのち、最終組成が上述した範囲となるように秤量し、主成分の原料と必要に応じて副成分の原料とをボールミルなどにより有機溶媒中または水中で十分に混合して乾燥し、７００℃〜９５０℃で１時間〜４時間仮焼する。続いて、例えば、この仮焼物をボールミルなどにより有機溶媒中または水中で十分に粉砕し乾燥させたのち、ポリビニールアルコールやアクリル系樹脂などのバインダーを加えて造粒して、一軸プレス成形機あるいは静水圧成形機（ＣＩＰ）などを用いプレス成形する。
【００２６】
成形したのち、例えば、この成形体を大気雰囲気中または低酸素還元雰囲気中において好ましくは９００℃〜１１００℃で１時間〜８時間焼成する。なお、焼成雰囲気は、大気よりも酸素分圧を高くするようにしてもよく、純酸素中としてもよいが、本実施の形態では組成ａを１．００５＜ａ≦１．１０の範囲としているので、酸素分圧が低い低酸素還元雰囲気中において焼成しても、高い電気抵抗を得ることができる。焼成したのち、得られた焼結体を必要に応じて研磨し、分極用電極を設け、加熱したシリコーンオイル中で電界を印加して分極処理を行う。そののち、分極用電極を除去することにより、上述した圧電磁器が得られる。
【００２７】
このような圧電磁器は、例えば、アクチュエータ、圧電トランスおよび超音波モータなどの圧電素子の材料として好ましく用いられる。
【００２８】
図１は本実施の形態に係る圧電磁器を用いた圧電素子の一構成例を表すものである。この圧電素子は、例えば、本実施の形態の圧電磁器よりなる複数の圧電層１１の間に複数の内部電極１２が挿入された積層体１０を備えている。圧電層１１の一層当たりの厚さは例えば１μｍ〜１００μｍ程度であり、内部電極１２に挟まれた圧電層１１よりも両端の圧電層１１の厚みの方が厚く形成される場合もある。
【００２９】
内部電極１２は、導電材料を含有している。導電材料としては、例えば、銀（Ａｇ），金（Ａｕ），白金（Ｐｔ）あるいはパラジウム（Ｐｄ）などの貴金属、またはその合金を用いることもできるが、銅などの非金属、またはその合金を用いることが好ましい。本実施の形態では、圧電層１１を低酸素還元雰囲気中において焼成しても優れた特性を得ることができるからである。内部電極１２は、また、これら導電材料の他にリン（Ｐ）などの各種微量成分を０．１質量％程度以下含有していても良い。
【００３０】
この内部電極１２は例えば交互に逆方向に延長されており、その延長方向には内部電極１２と電気的に接続された一対の端子電極２１，２２がそれぞれ設けられている。端子電極２１，２２は、例えば、金などの金属をスパッタリングすることにより形成されてもよく、端子電極用ペーストを焼き付けることにより形成されてもよい。端子電極用ペーストは、例えば、導電材料と、ガラスフリットと、ビヒクルとを含有し、導電材料としては、例えば、銀，金，銅，ニッケル，パラジウムおよび白金からなる群のうちの少なくとも１種を含むものが好ましい。ビヒクルには有機ビヒクルあるいは水系ビヒクルなどがあり、有機ビヒクルはバインダを有機溶媒に溶解させたもの、水系ビヒクルは水に水溶性バインダおよび分散剤などを溶解させたものである。端子電極２１，２２の厚さは用途等に応じて適宜決定されるが、通常１０μｍ〜５０μｍ程度である。
【００３１】
この圧電素子は、例えば、次のようにして製造することができる。まず、上述した圧電磁器の製造方法と同様にして仮焼成粉を形成し、これにビヒクルを加えて混練して圧電層用ペーストを作製する。次いで、内部電極１２を形成するための上述した導電材料または焼成後に上述した導電材料となる各種酸化物，有機金属化合物あるいはレジネートなどをビヒクルと混練し、内部電極用ペーストを作製する。なお、内部電極用ペーストには、必要に応じて分散剤、可塑剤、誘電体材料、絶縁体材料などの添加物を添加してもよい。
【００３２】
続いて、これら圧電層用ペーストと内部電極用ペーストとを用い、例えば、印刷法あるいはシート法により、積層体１０の前駆体であるグリーンチップを作製する。そののち、脱バインダ処理を行い、焼成して積層体１０を形成する。その際、内部電極１２の導電材料として銅などの非金属を用いる場合には、焼成雰囲気を低酸素還元雰囲気とすることが好ましい。
【００３３】
積層体１０を形成したのち、例えばバレル研磨やサンドブラストなどにより端面研磨を施し、金などの金属をスパッタリングすることにより、あるいは、内部電極用ペーストと同様にして作製した端子電極用ペーストを印刷または転写して焼き付けることにより端子電極２１，２２を形成する。これにより、図１に示した圧電素子が得られる。
【００３４】
このように本実施の形態によれば、化３または化４における組成ａを１．００５＜ａ≦１．１０の範囲内とするようにしたので、低酸素還元雰囲気で焼成しても高い電気抵抗を得ることができ、特に高温における電気抵抗を向上させることができる。よって、内部電極１２に銅などの非金属を用いても、優れた特性を得ることができ、高温においても使用することができる。
【００３５】
特に、副成分として、タンタル，アンチモン，ニオブおよびタングステンからなる群のうちの少なくとも１種を所定量含有するようにすれば、圧電特性および機械的強度を向上させることができる。
【実施例】
【００３６】
更に、本発明の具体的な実施例について説明する。
【００３７】
（実施例１−１〜１−６）
化５に示した組成物を主成分とし、副成分としてタンタルを含む圧電磁器を作製した。まず、主成分の原料として酸化鉛粉末，炭酸ストロンチウム粉末，酸化亜鉛粉末，酸化ニオブ粉末，酸化チタン粉末および酸化ジルコニウム粉末を用意し、化５に示した組成となるように秤量した。その際、実施例１−１〜１−６で、化５におけるａの値を表１に示したように変化させた。また、副成分の原料として酸化タンタル粉末を用意し、酸化物（Ｔａ2 Ｏ5 ）に換算した主成分に対する割合が０．４質量％となるように秤量した。
【００３８】
次いで、これら原料をボールミルを用いて１６時間湿式混合したのち、大気中において７００℃〜９００℃で２時間仮焼した。続いて、この仮焼物をボールミルを用いて１６時間湿式粉砕して乾燥させたのち、バインダーとしてアクリル系樹脂を加えて造粒し、一軸プレス成型機を用いて約４４５ＭＰａの圧力で直径１７ｍｍ、厚み１ｍｍの円板状に成形した。成形したのち、熱処理を行ってバインダーを揮発させ、次いで、低酸素還元雰囲気中において９５０℃で２時間〜８時間焼成した。そののち、得られた焼結体をスライス加工およびラップ加工により厚み０．６ｍｍの円板状とし、両面に銀ペーストを印刷して３５０℃で焼き付け、１２０℃のシリコーンオイル中で３ｋＶ／ｍｍの電界を１５分間印加して分極処理を行った。これにより、実施例１−１〜１−６の圧電磁器を得た。
【００３９】
また、本実施例に対する比較例１−１〜１−３として、化５におけるａの値を表１に示したように変えたことを除き、実施例１−１〜１−６と同様にして圧電磁器を作製した。
【００４０】
作製した実施例１−１〜１−６および比較例１−１〜１−３の圧電磁器について、２４時間放置したのち、５０℃における電気抵抗ＩＲ50および１００℃における電気抵抗ＩＲ100 、並びに径方向振動の電気機械結合係数ｋｒを測定した。電気機械結合係数ｋｒの測定にはインピーダンスアナライザー（ヒューレット・パッカード社製ＨＰ４１９４Ａ）を用いた。それらの結果を表１に示す。なお、電気抵抗比は、５０℃における電気抵抗ＩＲ50に対する１００℃における電気抵抗ＩＲ100 の比率、すなわちＩＲ100 ／ＩＲ50を示した。
【００４１】
（化５）
（Ｐｂa-0.03Ｓｒ0.03）［（Ｚｎ1/3 Ｎｂ2/3 ）0.1 Ｔｉ0.43Ｚｒ0.47］Ｏ3 
【００４２】
【表１】
2006137626.tif 000003
【００４３】
表１に示したように、組成ａを大きくするに従いＩＲ100 ／ＩＲ50は大きくなり、ａ＝１．１０において極大値を示したのち、低下する傾向が見られた。また、電機機械結合係数ｋｒは組成ａを大きくするに従い、低下する傾向が見られた。
【００４４】
すなわち、組成ａを１．００５＜ａ≦１．１０の範囲内とすれば、高温における電気抵抗ＩＲの低下を抑制することができ、高温においても高い電気抵抗ＩＲを得ることができると共に、優れた圧電特性も得ることができることが分かった。特に、組成ａを１．００５＜ａ≦１．０５の範囲内、更には１．００５＜ａ≦１．０３の範囲内とすれば、より高い圧電特性を得ることができ好ましいことも分かった。
【００４５】
（実施例２−１〜２−６）
実施例２−１〜２−４では化６に示した組成物を主成分とし、実施例２−５，２−６では化７に示した組成物を主成分としたことを除き、実施例１−２と同様にして圧電磁器を作製した。その際、実施例２−１〜２−４では主成分の組成ｂを表２に示したように変化させ、実施例２−５，２−６では主成分の組成Ｍｅを表３に示したように変化させた。また、実施例２−１〜２−４に対する比較例２−１として、主成分の組成ｂを表２に示したように変化させたことを除き、実施例２−１〜２−４と同様にして圧電磁器を作製した。
【００４６】
作製した実施例２−１〜２−６および比較例２−１の圧電磁器についても、実施例１−２と同様にして、電気抵抗比ＩＲ100 ／ＩＲ50および径方向振動の電気機械結合係数ｋｒを測定した。それらの結果を表２，３に示す。
【００４７】
（化６）
（Ｐｂ1.01-bＳｒb ）［（Ｚｎ1/3 Ｎｂ2/3 ）0.1 Ｔｉ0.43Ｚｒ0.47］Ｏ3 
【００４８】
【表２】
2006137626.tif 000004
【００４９】
（化７）
（Ｐｂ1.01-0.03 Ｍｅ0.03）［（Ｚｎ1/3 Ｎｂ2/3 ）0.1 Ｔｉ0.43Ｚｒ0.47］Ｏ3 
【００５０】
【表３】
2006137626.tif 000005
【００５１】
表２に示したように、主成分の組成ｂを大きくすると、電機機械結合係数ｋｒは向上し、極大値を示したのち低下する傾向が見られた。すなわち、組成ｂは０．１以下の範囲内とすることが好ましいことが分かった。また、表３に示したように、鉛の一部をカルシウムまたはバリウムで置換するようにしても優れた特性が得られることが分かった。
【００５２】
（実施例３−１〜３−１７）
化８に示した組成物を主成分としたことを除き、実施例１−２と同様にして圧電磁器を作製した。その際、実施例３−１〜３−１７で主成分の組成ｘ，ｙ，ｚを表４〜６に示したように変化させた。また、実施例３−１〜３−１７に対する比較例３−１〜３−９として、主成分の組成ｘ，ｙ，ｚを表４〜７に示したように変化させたことを除き、実施例３−１〜３−１７と同様にして圧電磁器を作製した。
【００５３】
作製した実施例３−１〜３−１７および比較例３−１〜３−９の圧電磁器についても、実施例１−２と同様にして、電気抵抗比ＩＲ100 ／ＩＲ50および径方向振動の電気機械結合係数ｋｒを測定した。それらの結果を表４〜７に示す。
【００５４】
（化８）
（Ｐｂ1.01-0.03 Ｓｒ0.03）［（Ｚｎ1/3 Ｎｂ2/3 ）x Ｔｉy Ｚｒz ］Ｏ3 
【００５５】
【表４】
2006137626.tif 000006
【００５６】
【表５】
2006137626.tif 000007
【００５７】
【表６】
2006137626.tif 000008
【００５８】
【表７】
2006137626.tif 000009
【００５９】
表４〜７に示したように、主成分の組成ｘ，ｙ，ｚをそれぞれ大きくすると、いずれについても電機機械結合係数ｋｒは向上し、極大値を示したのち低下する傾向が見られた。すなわち、組成ｘ，ｙ，ｚは、それぞれ０．０５≦ｘ≦０．１５、０．２５≦ｙ≦０．５、０．３５≦ｚ≦０．６の範囲内とすることが好ましいことが分かった。
【００６０】
（実施例４−１〜４−９）
実施例４−１〜４−４では副成分であるタンタルの含有量を変化させ、実施例４−５〜４−９では副成分の種類および含有量を変化させたことを除き、実施例１−２と同様にして圧電磁器を作製した。その際、実施例４−１〜４−４では主成分に対するタンタルの含有量を酸化物（Ｔａ2 Ｏ5 ）に換算して表８に示したように変化させ、実施例４−５〜４−９では副成分の種類および主成分に対する含有量を酸化物（Ｓｂ2 Ｏ5 ，Ｎｂ2 Ｏ5 ，ＷＯ3 ）に換算して表９に示したように変化させた。なお、表９では副成分の種類を酸化物で表示している。主成分の組成は化５に示した通りである。また、実施例４−１〜４−４に対する比較例４−１として、主成分に対するタンタルの含有量を酸化物（Ｔａ2 Ｏ5 ）に換算して表８に示したように変化させたことを除き、実施例４−１〜４−４と同様にして圧電磁器を作製した。
【００６１】
実施例４−１〜４−９および比較例４−１の圧電磁器についても、実施例１−２と同様にして、電気抵抗比ＩＲ100 ／ＩＲ50および径方向振動の電気機械結合係数ｋｒを測定した。また、実施例４−１〜４−９および実施例１−２の圧電磁器について、電極を印刷する前の焼結体から２ｍｍ×４ｍｍ×０．６ｍｍの角板を切り出し、３点曲げ測定法により抗折強度を測定した。測定条件は、支点間距離を２．０ｍｍ、荷重速度を０．５ｍｍ／ｍｉｎとした。それらの結果を表８，９に示す。
【００６２】
【表８】
2006137626.tif 000010
【００６３】
【表９】
2006137626.tif 000011
【００６４】
表８に示したように、副成分の含有量を増加させると、電機機械結合係数ｋｒおよび抗折強度が向上し、極大値を示したのち低下する傾向が見られた。また、表９に示したように、副成分として、アンチモン，ニオブまたはタングステンを添加するようにしても、電機機械結合係数ｋｒおよび抗折強度を向上させることができることが分かった。
【００６５】
すなわち、副成分として、タンタル，アンチモン，ニオブおよびタングステンからなる群のうちの少なくとも１種を、酸化物（Ｔａ2 Ｏ5 ，Ｓｂ2 Ｏ3 ，Ｎｂ2 Ｏ5 ，ＷＯ3 ）に換算して、それぞれ１．０質量％以下の範囲内で含有するようにすれば、圧電特性および機械的強度を向上させることができることが分かった。
【００６６】
なお、上記実施例では、いくつかの例を挙げて具体的に説明したが、主成分および副成分の組成を変化させても、上記実施の形態で説明した範囲内であれば、同様の結果を得ることができる。
【００６７】
以上、実施の形態および実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明は、上記実施の形態および実施例に限定されるものではなく、種々変形することができる。例えば、上記実施の形態および実施例では、化３あるいは化４に示した主成分と、必要に応じてタンタル，アンチモン，ニオブおよびタングステンからなる群のうちの少なくとも１種とを含有する場合について説明したが、これらに加えて、他の成分を含んでいてもよい。その場合、その他の成分は、主成分に固溶していてもよく、固溶していなくてもよい。
【００６８】
また、上記実施の形態では、積層型の圧電素子について説明したが、単板型などの他の構造を有する圧電素子についても同様に本発明を適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
アクチュエータ，圧電トランスおよび超音波モータなどの分野において広く用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明の一実施の形態に係る圧電磁器を用いた圧電素子の一構成例を表す断面図である。
【符号の説明】
【００７１】
１０…積層体、１１…圧電層、１２…内部電極、２１，２２…端子電極。
【図１】
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